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CN111867814B - 用于加热连接元件的方法和装置 - Google Patents

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CN111867814B CN201980019283.5A CN201980019283A CN111867814B CN 111867814 B CN111867814 B CN 111867814B CN 201980019283 A CN201980019283 A CN 201980019283A CN 111867814 B CN111867814 B CN 111867814B
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Abstract

为了将两个部件相互连接，已知的是，将这两个部件相互铆接。在对由塑料制成的部件进行热铆接时使用热空气，以便使由塑料制成的连接元件能变形。在该方法中无法避免也使其他部件被加载热能，这可能导致不期望的损伤。本发明提供了一种装置和一种方法，在所述装置和方法中克服了所述缺点。这通过如下方式实现：围绕热空气喷嘴(13)布置有套筒(19)并且在喷嘴(13)的外壁与套筒(19)的内壁之间构造有至少近乎环状的通道(20)以用于吸走热空气。

Description

用于加热连接元件的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于加热连接元件的装置。此外，本发明涉及一种用于加热连接元件的方法。
背景技术
为了将两个部件相互连接，已知的是，将这两个部件相互铆接。在此，例如使第一部件与第二部件、或接合搭配件发生接触并且随后通过连接器件或通过铆钉或销钉相互固定连接。
在对由塑料制成的部件进行热铆接时使用热介质、如热空气，以便将由塑料制成的连接元件加热并且使其能变形，从而成型冲头能够使连接元件变形以用于连接两个部件。喷嘴用于给连接元件加载热介质。该喷嘴例如构造成管状的并且其尺寸设计为，使得该喷嘴能够以端部区域至少部分地引导到连接元件上方。
在该方法中，难以仅给要变形的连接元件加载热能。因此，除了连接元件以外，处于连接元件下方的部件、尤其是接合搭配件也暴露于热能，而用于加热的装置也暴露于热能。这可尤其是导致：接合搭配件不期望地且特别是不受控制地变形。此外，也加热了全部的与要连接的部件接触的构件。尤其是敏感构件、如电路可能由于高的热而受到不可逆的损伤。前述方法的另一个缺点在于，大部分热能未被利用地输出至周围环境。
发明内容
由此出发，本发明基于如下任务，提供开头提及类型的装置和方法，在所述装置和方法中，克服了所提及的缺点。
用来解决所述任务的用于加热连接元件的装置包括喷嘴，其中，所述连接元件能够通过所述喷嘴被加载热介质，并且所述连接元件配设给第一部件并且所述连接元件用于将所述第一部件与第二部件连接，并且围绕所述喷嘴布置有管状的套筒，并且在所述喷嘴的外壁与所述套筒的内壁之间构造有至少近乎环状的通道，所述热介质能够通过所述喷嘴供应给所述连接元件，其中，所述喷嘴的端部区域至少部分地包围所述连接元件，并且所述介质能够通过在所述喷嘴的敞开的形成出口的端侧与所述第二部件的表面之间的间隙从所述喷嘴中引出并且能够通过所述通道引导离开。
在此，喷嘴尤其是可轴向地布置在套筒中。环状的通道在喷嘴的外壁与套筒的内壁之间具有至少在最大程度上相同的距离。但也可规定，外壁与内壁之间的距离变化。同样地，根据本发明可规定，喷嘴的横截面和/或套筒的横截面与圆形的造型不同、即更确切地说是椭圆的或具有任意造型。
本发明的一种进一步改进方案可规定，喷嘴的敞开的形成出口的端侧和套筒的敞开的形成入口的端侧隔开一段距离地布置在第二部件的表面上方，其中，在各端侧与第二部件的表面之间分别构造有一个间隙。端侧与表面的距离或间隙宽度可以为0.1mm、0.2mm或0.5mm、1.0mm、2.0mm或5.0mm。端侧与表面的距离或间隙宽度可根据要通过喷嘴输送的热介质的量来改变。
此外，本发明的一种有利的实施例可规定，喷嘴的敞开的形成出口的端侧间隔开地布置在第二部件的表面上方，其中，在喷嘴的端侧与表面之间构造有间隙，并且套筒的敞开的形成入口的端侧与第二部件的表面接触、尤其是闭合地与第二部件的表面接触，其中，套筒的内壁至少相对于第二部件的表面构造围绕喷嘴的闭合腔室。在此，喷嘴的端侧与表面的距离或间隙宽度可具有与在前一段所述相同的尺寸。由于套筒的端侧与第二部件的表面或接合搭配件的表面直接接触，因此围绕喷嘴形成闭合的体积。现在通过喷嘴供应给连接元件的热介质穿过喷嘴的端侧与表面之间的间隙并且通过环状的通道引出。所述引出或是可以被动地通过使空气因动压效应而引出来进行或是可以主动地通过经由泵、尤其是经由真空泵吸走空气来进行。
在套筒的端侧和喷嘴的端侧都与第二部件的表面间隔开的实施例中，绝对还有少部分的热介质可能离开所述装置并且因此热能流失，而通过本发明的最后所提及的实施例，热介质被引回至所述装置或喷嘴。由此，一方面避免，第二部件或接合搭配件或其他敏感构件被不期望地加热，并且另一方面可将经加热的介质的未被使用的热能再次用于加热连接元件。例如被吸走的空气能够重新供应给用于加热介质的加热装置。由于总是还热的介质中的剩余能量，因此需要较少的能量投入用以重新加热介质。
此外，优选地，可规定，喷嘴的端侧从套筒的端侧伸出或套筒的端侧伸出超过喷嘴的端侧。由此，尤其是能够更高效地给连接元件加载热空气或将热空气吸走。尤其是，超出喷嘴的套筒用于构造至少朝着第二部件的表面闭合的通道或腔室。通过套筒与第二部件的表面的这种闭合的接触，热介质能够被非常高效地引导离开第二部件，从而使第二部件或其他构件的加热最小化或避免加热第二部件或其他构件。
此外，根据本发明可规定，喷嘴和套筒能够轴向地相对彼此移动和/或喷嘴相对套筒或者说套筒相对喷嘴弹簧弹性地支承。通过使套筒能够相对于喷嘴移动，例如喷嘴可首先引导到连接元件上方并且随后可使套筒轴向移动，使得其端侧与第二部件的表面发生接触。对于通过通道无法将全部热量引出的情况而言，可将套筒至少稍微与所述表面间隔开，以便使热空气能够逸出。通过套筒的弹簧弹性支承能够对在将套筒的端侧放置到正好该表面上时于第二部件的表面上出现的可能的不规则性或不平整性进行补偿。因此，尽管可能的不规则性或不平整性，仍可通过套筒的弹簧弹性支承或通过套筒的弹簧预紧力实现在套筒与表面之间的至少在最大程度上齐平的连接。所述装置或第二部件的可能的振动也能够通过套筒的弹簧弹性支承来补偿。
此外，根据本发明可规定，喷嘴和套筒形成一个结构单元，并且所述单元能够根据连接元件的大小以另外的单元来替换，所述另外的单元包括具有和连接元件的大小相对应的内直径的喷嘴和套筒，其中，所述单元优选具有快速更换系统。所述单元亦或组或组合件包括喷嘴和套筒并且与所述装置相配设。通过这种快速更换系统能够以快速且灵活的方式对改变的要求或状况作出反应。在此，喷嘴的内直径应至少广义上相应于连接元件的尺寸。然而，喷嘴的内直径总是可选择为，使得在喷嘴的内壁与连接元件之间产生足够的中间空间，以便将热空气引出。
此外，根据本发明可规定，喷嘴和/或套筒配设有用于采集第一和/或第二部件的标识或标记或条形码的至少一个传感器装置，其中，经由所述至少一个传感器装置优选也能够确定连接元件的类型和性质，并且喷嘴能够相应于连接元件的类型和性质得到校准。通过所述传感器装置或通过部件的标识可对连接元件的加热的整个过程进行记录和存储。这可尤其是对于品质控制而言是有利的。
一种实施例可规定，通过控制单元不仅调节温度而且调节热空气的体积流。视连接元件的大小和材料以及喷嘴的尺寸而定，不同的体积流和温度可以是有利的。也可设想，在加热连接元件期间改变温度和体积流。上文所提及的控制单元也可用于不仅将套筒而且将喷嘴移向第二部件的表面并且再次与该表面间隔开。因此，可设想，控制单元具有图像识别，以便将喷嘴有针对性地引导到连接元件上方。此外，控制单元可直接地或经由识别号间接地确定连接元件由何种材料制成。随后，根据材料来调整热空气供应。
根据本发明的用来解决所述任务的用于通过管状的喷嘴无接触地加热连接元件的方法，其中，通过所述喷嘴给所述连接元件加载热介质，并且所述连接元件配设给第一部件并且所述连接元件用于将所述第一部件与第二部件连接，并且通过在轴向围绕所述喷嘴布置的套筒与所述喷嘴之间的通道将所述热介质引出，将所述热介质通过所述喷嘴供应给所述连接元件，其中，所述喷嘴的端部区域至少部分地包围所述连接元件，将所述介质通过在所述喷嘴的敞开的形成出口的端侧与所述第二部件的表面之间的间隙从所述喷嘴中引出并且通过所述通道主动地或被动地吸走。因此规定，通过在轴向围绕喷嘴布置的套筒与喷嘴之间的通道将热介质引出。通过所述引出一方面避免：周围、尤其是第二部件或接合搭配件被过强地加热。另一方面可通过引出热介质或空气来节省能量，因为被引回的空气可重新用于加热连接元件。
此外，根据本发明可规定，将喷嘴的敞开的形成出口的端侧和套筒的敞开的形成入口的端侧隔开一段距离地定位在第二部件的表面上方，其中，在各端侧与第二部件的表面之间分别构造一个间隙。
本发明的另一种优选的实施例规定，将喷嘴的敞开的形成出口的端侧间隔开地定位在第二部件的表面上方，其中，在喷嘴的端侧与表面之间构造间隙，并且使套筒的敞开的形成入口的端侧与第二部件的表面发生接触、尤其是闭合地与第二部件的表面发生接触，其中，套筒的内壁至少相对于第二部件的表面构造围绕喷嘴的闭合腔室。
此外规定，将热介质通过喷嘴供应给连接元件、通过在喷嘴的端侧与表面之间的间隙从喷嘴中引出并且通过通道主动地或被动地吸走。
此外规定，在用于加热介质的空气加热器起动之前，开始要加热的介质的气体流动或流动。以这种方式逐渐地加热连接元件以及喷嘴。这尤其是对于喷嘴和套筒而言是特别起保护作用的。同样地，当空气加热器已经被切断时，介质还流经喷嘴，以便将喷嘴和连接元件受控制地冷却，并且将剩余的热能尽可能快速地从所述装置中引出。
附图说明
下面依据附图详细阐述本发明的优选实施例。附图中：
图1a示出将喷嘴引向连接元件，
图1b示出将喷嘴下降在连接元件上方以用于加载热空气，
图1c示出喷嘴运动离开经加热的连接元件，
图2a示出喷嘴连同套筒引向连接元件的第一实施例，
图2b示出通过喷嘴给连接元件加载热空气，
图2c示出喷嘴和套筒在连接元件加热之后运动离开，
图3a示出喷嘴连同套筒引向连接元件的另一种实施例的图示，
图3b示出通过喷嘴给连接元件加载热空气，以及
图3c示出套筒和喷嘴运动离开。
具体实施方式
为了将第一部件10与第二部件11(也被称为接合搭配件)连接，已知的是，首先通过加载热介质或热空气对连接元件12(也被称为销钉或铆钉)进行加热(图1a、1b、1c)。在呈现现有技术的该示例中，连接元件12是第一部件10的整体式组成部分并且被引导穿过第二部件11中的开口。在此，首先将基本上构造成管状的喷嘴13沿箭头方向14引导到连接元件12上方(图1a、1b)。为清楚起见，在此仅示出强烈示意性的喷嘴13的一部分。不言而喻的是，也可将连接元件12供应至喷嘴。
要引导通过喷嘴13的热空气通过未示出的热空气发生器产生。在此，首先将空气供应给热空气发生器，并且随后将该空气加热到要预定的温度。通过相应的未示出的鼓风装置将热空气以加速的方式通过喷嘴13直接引导到连接元件12上。
为了使热空气能够在加热连接元件12时在喷嘴13的端侧15上逸出并且不发生热空气积聚，喷嘴13刚好仅如此远地被引导到连接元件12上方，使得在端侧15与第二部件11的表面16之间构造有间隙17。流经喷嘴13的热空气因此加热连接元件12并且随后通过环状的间隙离开喷嘴13(图1b)。
在连接元件12被充分加载了热空气的预定的时间之后，喷嘴13再次沿箭头方向18被引导离开连接元件12(图1c)，或连接元件12被引导离开喷嘴13。此外，移动喷嘴13，使得所述喷嘴可给另外的连接元件12加载热空气或另外的第一部件10与相应的第二部件11一起相对于喷嘴13定向，从而所述喷嘴又能够被引导到连接元件12上方。在此，其缺点在于，不仅连接元件12被加热，而且表面16或第二部件11或其他未示出的与该表面接触的敏感构件被加热。这种加热可导致不可逆的损伤。此外，在图1a至1c中所示出的示例中，介质的大部分热能在未被利用的情况下流失。
在本发明的通过图2a至2c示出的实施例中，通过套筒19对图1a至1c中示出的喷嘴13进行补充。为清楚起见，图2a至2c的和图1a至1c的对象一样的对象用相同的附图编号来表示。
正如上文依据图1a至1c描述的，为了加热连接元件12，将喷嘴13引导到连接元件12上方，更确切地说，将喷嘴如此引导到连接元件上方，使得在第二部件11的表面16与喷嘴13的端侧15之间保留有间隙17。但也可设想将连接元件12引入到喷嘴13中。现在套筒19围绕喷嘴13布置，更确切地说，套筒布置为，使得在喷嘴13的外壁与套筒19的内壁之间构造有通道20。该通道20可环状地围绕喷嘴13或在套筒19内轴向延伸。但也可规定，该通道20具有任意形状并且与环状造型不同。
套筒19的端侧21略微逆着箭头方向14向后错位。由此，喷嘴13的端侧15和套筒19的端侧21相互错开。因此，在套筒19的端侧21与第二部件11的表面16之间的距离大于在喷嘴13的端侧15与第二部件11的表面16之间的距离(图2b)。
如果现在连接元件12被加载热空气，则从喷嘴13的端侧15排出的总是还热的空气可通过在喷嘴13与套筒19之间的通道20被吸走。可主动地通过未示出的真空泵进行所述吸走，该真空泵例如在套筒19的与端侧21相对置的一侧上与该套筒连接。此外，可设想，热空气被动地通过动压效应通过通道20引出。通过这种主动地或被动地引出热空气，可将至少一大部分从喷嘴13排出的热空气一方面从表面16引走并且另一方面再次供应给热空气发生器以及鼓风装置以用于重新加热连接元件12。
一旦连接元件12被充分加载热空气，则使由套筒19和喷嘴13构成的单元沿箭头方向18运动离开连接元件12(图2c)。
在本发明的图3a至3c中所示出的实施例中，与图2a至2c中所示出的实施例的显著不同之处在于：在给连接元件12加载热空气期间，套筒19的端侧21与第二部件11的表面16发生接触(图3b)。在其他方面，图3a至3c中所示出的实施例类似于图2a至2c中所示出的实施例，因此对于相同对象使用相同的附图标记。
通过使套筒19以其端侧21靠置在第二部件11的表面16上，通过喷嘴13的端侧15进入到通道20中的全部热空气都被吸走(图3b)。以这种方式可将全部热空气再次用于加热连接元件12。此外，通过围绕喷嘴13这样形成闭合腔室可在不使周围的部件、尤其是第二部件11或敏感构件暴露于过高的热的情况下加热连接元件12。
在图3a至3c中所示出的实施例中可规定，套筒19的端侧21沿箭头方向14布置成与喷嘴13的端侧15错开。通过这种错开，在喷嘴13的端侧15与表面16之间构造间隙17，而套筒19的端侧21能够被放下在表面16上。
此外，可规定，套筒19和喷嘴13能够轴向地相对彼此移动。通过使喷嘴13和套筒19相对彼此移动的可行方案，借助相同的单元不仅可实现图2a至2c的实施例而且可实现图3a至3c的实施例。一旦触发相对运动的力被切断，则通过在套筒19与喷嘴13之间的可能的弹簧预紧力使所述套筒和喷嘴运动返回到初始位置中。在套筒11的端侧21放置到表面16上时于第二部件11的表面16上出现的可能的不规则性或不平整性能够通过套筒19或喷嘴13的弹簧预紧力或弹簧弹性支承来补偿。因此，尽管可能的不规则性或不平整性，仍可通过套筒19的弹簧弹性支承或通过套筒19的弹簧预紧力实现在套筒19与表面16之间的至少在最大程度上齐平的连接。所述装置或第二部件11的可能的振动也能够通过套筒19的弹簧弹性支承来补偿。相对运动可例如通过未示出的驱动器来进行，该驱动器通过同样未示出的控制单元运行，使得在引出由喷嘴13和套筒19构成的单元时，套筒19被引导越过喷嘴13。通过该控制单元同样可检查，在连接元件12被加载了热空气之后，套筒19或喷嘴13是否再次运动返回到初始位置中。
附图标记列表
10 第一部件
11 第二部件
12 连接元件
13 喷嘴
14 箭头方向
15 端侧
16 表面
17 间隙
18 箭头方向
19 套筒
20 通道
21 端侧

Claims (12)

1.一种用于加热连接元件(12)的装置，所述装置包括喷嘴(13)，其中，所述连接元件(12)能够通过所述喷嘴(13)被加载热介质，并且所述连接元件(12)配设给第一部件(10)并且所述连接元件用于将所述第一部件(10)与第二部件(11)连接，并且围绕所述喷嘴(13)布置有管状的套筒(19)，并且在所述喷嘴(13)的外壁与所述套筒(19)的内壁之间构造有至少近乎环状的通道(20)，其特征在于，所述热介质能够通过所述喷嘴(13)供应给所述连接元件(12)，其中，所述喷嘴(13)的端部区域至少部分地包围所述连接元件(12)，并且所述介质能够通过在所述喷嘴(13)的敞开的形成出口的端侧(15)与所述第二部件(11)的表面(16)之间的间隙(17)从所述喷嘴(13)中引出并且能够通过所述通道(20)引导离开。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述喷嘴(13)的所述端侧(15)和所述套筒(19)的敞开的形成入口的端侧(21)隔开一段距离地布置在所述第二部件(11)的表面(16)上方，其中，在各所述端侧(15、21)与所述第二部件(11)的表面(16)之间分别构造有一个间隙(17)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述喷嘴(13)的所述端侧(15)间隔开地布置在所述第二部件(11)的表面(16)上方，所述套筒(19)的敞开的形成入口的端侧(21)与所述第二部件(11)的表面(16)接触，其中，所述套筒(19)的内壁至少相对于所述第二部件(11)的表面(16)构造围绕所述喷嘴(13)的闭合腔室。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述喷嘴(13)的端侧(15)从所述套筒(19)的端侧(21)伸出或所述套筒(19)的端侧(21)伸出超过所述喷嘴(13)的端侧(15)。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述喷嘴(13)和所述套筒(19)能够轴向地相对彼此移动和/或所述喷嘴(13)相对所述套筒(19)弹簧弹性地支承。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述喷嘴(13)和所述套筒(19)形成一个结构单元，并且所述单元能够根据所述连接元件(12)的大小以另外的单元来替换，所述另外的单元包括具有和所述连接元件(12)的大小相对应的内直径的喷嘴(13)和套筒(19)。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述喷嘴(13)和/或所述套筒(19)配设有用于采集第一和/或第二部件(11)的标识或标记的至少一个传感器装置，其中，经由所述至少一个传感器装置也能够确定所述连接元件(12)的类型和性质。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，经加热的连接元件(12)能够在另外的用于铆接所述第一部件(10)和第二部件(11)的装置中通过成型冲头来变形，其中，用于加热的装置在空间上与用于铆接的装置分开。
9.一种用于通过管状的喷嘴(13)无接触地加热连接元件(12)的方法，其中，通过所述喷嘴(13)给所述连接元件(12)加载热介质，并且所述连接元件(12)配设给第一部件(10)并且所述连接元件用于将所述第一部件(10)与第二部件(11)连接，并且通过在轴向围绕所述喷嘴(13)布置的套筒(19)与所述喷嘴(13)之间的通道(20)将所述热介质引出，其特征在于，将所述热介质通过所述喷嘴(13)供应给所述连接元件(12)，其中，所述喷嘴(13)的端部区域至少部分地包围所述连接元件(12)，将所述介质通过在所述喷嘴(13)的敞开的形成出口的端侧(15)与所述第二部件(11)的表面(16)之间的间隙(17)从所述喷嘴(13)中引出并且通过所述通道(20)主动地或被动地吸走。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，将所述喷嘴(13)的所述端侧(15)和所述套筒(19)的敞开的形成入口的端侧(21)隔开一段距离地定位在所述第二部件(11)的表面(16)上方，其中，在各所述端侧(15、21)与所述第二部件(11)的表面(16)之间分别构造一个间隙。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，将所述喷嘴(13)的所述端侧(15)间隔开地定位在所述第二部件(11)的表面(16)上方，使所述套筒(19)的敞开的形成入口的端侧(21)与所述第二部件(11)的表面(16)发生接触，其中，所述套筒(19)的内壁至少相对于所述第二部件(11)的表面(16)构造围绕所述喷嘴(13)的闭合腔室。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，使经加热的连接元件(12)在另外的用于铆接所述第一部件(10)和第二部件(11)的装置中通过成型冲头变形，其中，将所述连接元件(12)运送至用于铆接的装置或将用于铆接的装置供应至所述连接元件(12)。
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